实现一个前向渲染的Phong模型（二）

前言：

实现一个前向渲染的Phong模型（一）：https://www.cnblogs.com/chenxiayun/p/18130433

HDR和色调映射

HDR即指高动态光照渲染，HDR是一种提高影像亮度和对比度的处理技术，与普通图像相比，HDR可以提供更多的动态范围和图像细节，利用每个曝光时间相对应最佳细节的LDR图像来合成最终HDR图像，能够更好地反映出真实环境中的视觉效果。
举例来讲，一般电脑存储的亮度比为2^8，但下图的亮度信息可能达到了2^16之多，用256个数字来模拟2^16的亮度信息，这种模拟方法就是HDR的核心技术之一，学名叫Tone-Mapping(亮度映射)。

可以看到当亮度调高以后，很多细节都会出现过曝的情况，这是因为最终的finalColor可能远远的超出了1，这个时候就需要利用HDR技术，让细节更加完善。

色调映射

首先看到色调映射的拟合曲线，我们可以看到超出横坐标超出1以后，纵坐标会缓慢达到1

在shader中实现一下

	float3 ACESFilm(float3 x)
	{
		float a = 2.51f;
		float b = 0.03f;
		float c = 2.43f;
		float d = 0.59f;
		float e = 0.14f;
		return saturate((x*(a*x + b)) / (x*(c*x + d) + e));
	};
			
	half3 final_color = (diffuse_color + spec_color + _AmbientColor.xyz) * ao_color;
        half3 tone_color = ACESFilm(final_color);
        return fixed4(tone_color,1);

在看看实际效果对比，左边无hdr，右边有hdr

shader中添加环境光

                half3 ambient_color = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.rgb * base_color.xyz;
                half3 final_color = (diffuse_color + spec_color + ambient_color) * ao_color;
                half3 tone_color = ACESFilm(final_color);
                return fixed4(tone_color,1);

环境光就可以在下图所示位置进行调整

视差贴图

视差贴图属于位移贴图(Displacement Mapping)技术的一种，它对根据储存在纹理中的几何信息对顶点进行位移或偏移。根据纹理中的数据对平面特定区域的顶点的高度进行位移。这样的每个纹理像素包含了高度值纹理叫做高度贴图。

这里粗糙的红线代表高度贴图中的数值的立体表达，向量V¯代表观察方向。如果平面进行实际位移，观察者会在点B看到表面。然而我们的平面没有实际上进行位移，观察方向将在点A与平面接触。视差贴图的目的是，在A位置上的fragment不再使用点A的纹理坐标而是使用点B的。随后我们用点B的纹理坐标采样，观察者就像看到了点B一样。
视差贴图尝试通过对从fragment到观察者的方向向量V¯进行缩放的方式解决这个问题，缩放的大小是A处fragment的高度。所以我们将V¯的长度缩放为高度贴图在点A处H(A)采样得来的值。

                half3 normal_dir = normalize(i.normal_dir);
                half3 tangent_dir = normalize(i.tangent_dir);
                half3 binormal_dir = normalize(i.binormal_dir);
                float3x3 TBN = float3x3(tangent_dir, binormal_dir, normal_dir);
                half3 view_dir = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - i.pos_world);
                half3 view_tangentspace = normalize(mul(TBN, view_dir));
                half2 uv_parallex = i.uv;
                half height = tex2D(_ParallaxMap, uv_parallex);
                uv_parallex = uv_parallex - (1 - height) * view_tangentspace.xy * _Parallax * 0.01f;